Bien qu’elle soit étudiée depuis des décennies, la structure du système solaire, et notamment son interaction avec le milieu interstellaire, montre encore quelques zones de flou que les astrophysiciens s’efforcent de mieux comprendre. Récemment, et pour la première fois, une équipe de chercheurs a cartographié avec précision les limites de l’héliosphère. Cette carte permettra aux astrophysiciens d’étudier plus en détail les interactions entre le vent solaire et le vent interstellaire.
Pour la première fois, la limite de l’héliosphère a été cartographiée, permettant aux astrophysiciens de mieux comprendre comment les vents solaires et interstellaires interagissent. « Les modèles physiques ont théorisé cette frontière pendant des années. Mais c’est la première fois que nous sommes en mesure de la mesurer et d’en faire une carte en trois dimensions », explique Dan Reisenfeld, chercheur au Laboratoire national de Los Alamos.
L’héliosphère est une bulle créée par le vent solaire, un flux composé principalement de protons, d’électrons et de particules alpha qui s’étend du Soleil dans l’espace interstellaire et protège la Terre des rayonnements interstellaires nocifs. Reisenfeld et une équipe d’autres scientifiques ont utilisé les données du satellite de la NASA Interstellar Boundary Explorer (IBEX) en orbite autour de la Terre, qui détecte les particules provenant de l’héliogaine, la couche limite entre le Système solaire et l’espace interstellaire.
L’équipe a pu cartographier le bord de cette zone, une région appelée héliopause. Ici, le vent solaire, éjecté vers l’espace interstellaire, entre en collision avec le vent interstellaire, qui souffle vers le Soleil. Pour effectuer cette mesure, ils ont utilisé une technique similaire à la façon dont les chauves-souris utilisent le sonar. « Tout comme les chauves-souris envoient des impulsions sonar dans toutes les directions et utilisent le signal de retour pour créer une carte mentale de leur environnement, nous avons utilisé le vent solaire, éjecté dans toutes les directions, pour créer une carte de l’héliosphère », indique Reisenfeld.
Une cartographie basée sur les collisions entre vents solaire et interstellaire
Pour ce faire, ils ont utilisé la mesure du satellite IBEX des atomes neutres énergétiques (ENA) résultant des collisions entre les particules du vent solaire et celles du vent interstellaire. L’intensité de ce signal dépend de l’intensité du vent solaire qui frappe l’héliogaine. Lorsqu’une vague frappe la gaine, le nombre d’ENA augmente et IBEX peut la détecter.
Animation 3D montrant l’héliopause, la bordure de l’héliosphère :
« Le signal du vent solaire varie en force, formant un motif unique. IBEX verra le même schéma dans le retour du signal ENA, deux à six ans plus tard, en fonction de l’énergie ENA et de la direction dans laquelle IBEX regarde à travers l’héliosphère. Cette différence de temps est la façon dont nous avons trouvé la distance à la région source ENA dans une direction particulière ».
« Ce faisant, nous sommes capables de voir la limite de l’héliosphère de la même manière qu’une chauve-souris utilise un sonar pour voir les parois d’une grotte ». La raison pour laquelle il faut tant de temps pour que le signal revienne à IBEX est à cause des grandes distances impliquées. Les distances dans le système solaire sont mesurées en unités astronomiques (UA), où 1 UA est la distance de la Terre au Soleil.
La carte de Reisenfeld montre que la distance minimale du Soleil à l’héliopause est d’environ 120 UA dans la direction face au vent interstellaire, et dans la direction opposée, elle s’étend sur au moins 350 UA, ce qui est la distance limite de la technique de sondage. Pour référence, l’orbite de Neptune est à environ 60 UA du Soleil.
Vidéo des chercheurs expliquant la cartographie de l’héliosphère :
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
les neutrons, constitue les atomes. C’est donc l’un des composants
principaux de la matière baryonique. À ce titre, il revêt... [...]